Hielscher Ultrasonics
Z przyjemnością omówimy Twój proces.
Zadzwoń do nas: +49 3328 437-420
Napisz do nas: info@hielscher.com

Ultradźwiękowa krystalizacja i wytrącanie

Ultradźwięki inicjują i promują zarodkowanie i krystalizację cząsteczek organicznych. Kontrola nad tym procesem ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia wysokiej jakości produktu końcowego. Zaletą stosowania sonikacji do krystalizacji i wytwarzania ciał stałych z cieczy jest to, że proces ten jest znacznie szybszy, zużywa mniej materiału i pozwala zarządzać ostatecznym rozmiarem kryształów. Hielscher zapewnia niezawodne i łatwe w użyciu sonikatory do udanej krystalizacji i tworzenia ciał stałych, zarówno w partii, w linii, jak i na miejscu podczas reakcji.

Sono-krystalizacja i sono-strącanie

Zastosowanie fal ultradźwiękowych podczas krystalizacji i wytrącania ma różne pozytywne skutki dla procesu.
Ultradźwięki mocy pomagają

  • tworzą roztwory przesycone/nadmiernie nasycone
  • zainicjować szybką nukleację
  • kontrolować tempo wzrostu kryształów
  • kontrola opadów
  • polimorfy kontrolne
  • redukcja zanieczyszczeń
  • uzyskanie równomiernego rozkładu wielkości kryształów
  • uzyskać równomierną morfologię
  • zapobiegają niepożądanemu osadzaniu się na powierzchniach
  • zainicjować wtórne zarodkowanie
  • poprawa separacji ciał stałych od cieczy

 

Zapytanie o informacje







Sono-krystalizacja kryształów, takich jak farmaceutyki, drobne chemikalia itp.

Sonicator UIP2000hdT z reaktorem wsadowym do sonokrystalizacji

Różnica między krystalizacją a precypitacją

Zarówno krystalizacja, jak i wytrącanie są procesami zależnymi od rozpuszczalności, w których faza stała, czy to kryształ, czy osad, wyłania się z roztworu, który przekroczył punkt nasycenia. Rozróżnienie między krystalizacją a wytrącaniem zależy od mechanizmu powstawania i charakteru produktu końcowego.

W krystalizacji następuje metodyczny i stopniowy rozwój sieci krystalicznej, selektywnie złożonej z cząsteczek organicznych, ostatecznie dając czysty i dobrze zdefiniowany związek krystaliczny lub polimorficzny. Z drugiej strony, wytrącanie wiąże się z szybkim wytwarzaniem faz stałych z przesyconego roztworu, co skutkuje tworzeniem krystalicznych lub amorficznych ciał stałych. Należy zauważyć, że rozróżnienie między krystalizacją a wytrącaniem może być trudne, ponieważ wiele substancji organicznych początkowo objawia się jako amorficzne, niekrystaliczne ciała stałe, które następnie przechodzą transformację, aby stać się prawdziwie krystalicznymi. W takich przypadkach rozgraniczenie między zarodkowaniem a tworzeniem amorficznego ciała stałego podczas wytrącania staje się skomplikowane.

Procesy krystalizacji i wytrącania są podyktowane dwoma podstawowymi etapami: zarodkowaniem i wzrostem kryształów. Zarodkowanie rozpoczyna się, gdy cząsteczki substancji rozpuszczonej w przesyconym roztworze gromadzą się, tworząc skupiska lub jądra, które następnie służą jako podstawa do późniejszego wzrostu faz stałych.

Typowe problemy związane z procesami krystalizacji i wytrącania

Krystalizacja i wytrącanie są zwykle albo bardzo selektywnymi, albo bardzo szybko rozprzestrzeniającymi się procesami, a tym samym trudnymi do kontrolowania. Rezultat jest taki, że generalnie nukleacja występuje losowoprzez co jakość powstających kryształów (osadów) jest niekontrolowana. W związku z tym powstające kryształy mają niedostosowany rozmiar, są nierównomiernie rozmieszczone i mają niejednolity kształt. Takie losowo wytrącone kryształy powodują poważne problemy z jakością Ponieważ wielkość kryształów, ich rozkład i morfologia są kluczowymi kryteriami jakości wytrąconych cząstek. Niekontrolowana krystalizacja i wytrącanie oznacza słaby produkt.

Rozwiązanie: Krystalizacja i wytrącanie pod wpływem sonikacji

Ultradźwiękowo wspomagana krystalizacja (sonokrystalizacja) i wytrącanie (sonoprecypitacja) pozwala na precyzyjną kontrolę warunków procesu. Na wszystkie ważne parametry krystalizacji ultradźwiękowej można precyzyjnie wpływać – co skutkuje kontrolowanym zarodkowaniem i krystalizacją. Ultradźwiękowo wytrącone kryształy mają bardziej jednolity rozmiar i bardziej sześcienną morfologię. Kontrolowane warunki sono-krystalizacji i sono-precypitacji pozwalają na wysoką powtarzalność i ciągłą jakość kryształów. Wszystkie wyniki osiągnięte w małej skali mogą być skalowane w górę całkowicie liniowo. Ultradźwiękowa krystalizacja i wytrącanie umożliwiają wyrafinowaną produkcję krystalicznych nanocząstek – zarówno w skali laboratoryjnej, jak i przemysłowej.

Obraz TEM ultradźwiękowo syntetyzowanych nanokryształów perowskitu

Obraz TEM ultradźwiękowo syntetyzowanych nanokryształów perowskitu: CH3NH3PbBr3 QDs (a) z i (b) bez obróbki ultradźwiękowej.(Zdjęcie i opracowanie: ©Chen et al., 2007)

Wpływ kawitacji ultradźwiękowej na krystalizację i wytrącanie

Gdy wysokoenergetyczne fale ultradźwiękowe są sprzężone z cieczami, naprzemienne cykle wysokiego ciśnienia? niskiego ciśnienia tworzą pęcherzyki lub puste przestrzenie w cieczy. Pęcherzyki te rosną przez kilka cykli, aż nie mogą wchłonąć więcej energii, więc gwałtownie zapadają się podczas cyklu wysokiego ciśnienia. Zjawisko takich gwałtownych implozji pęcherzyków znane jest jako kawitacja akustyczna i charakteryzuje się lokalnymi ekstremalnymi warunkami, takimi jak bardzo wysokie temperatury, wysokie szybkości chłodzenia, duże różnice ciśnień, fale uderzeniowe i strumienie cieczy.
Efekty kawitacji ultradźwiękowej sprzyjają krystalizacji i wytrącaniu, zapewniając bardzo jednorodne mieszanie prekursorów. Rozpuszczanie ultradźwiękowe jest dobrze znaną metodą wytwarzania przesyconych? przesyconych roztworów. Intensywne mieszanie i tym samym ulepszony transfer masy poprawia wysiew jąder. Ultradźwiękowe fale uderzeniowe wspomagają tworzenie się jąder. Im więcej jąder zostanie zasianych, tym drobniejszy i szybszy będzie wzrost kryształów. Ponieważ kawitacja ultradźwiękowa może być bardzo precyzyjnie kontrolowana, możliwe jest kontrolowanie procesu krystalizacji. Naturalnie istniejące bariery dla zarodkowania są łatwo pokonywane dzięki siłom ultradźwiękowym.
Dodatkowo, sonikacja pomaga podczas tak zwanej wtórnej nukleacji, ponieważ potężne ultradźwiękowe siły ścinające rozbijają i deaglomerują większe kryształy lub aglomeraty.
Dzięki ultradźwiękom można uniknąć wstępnej obróbki prekursorów, ponieważ sonikacja zwiększa kinetykę reakcji.

Kawitacja akustyczna lub ultradźwiękowa: wzrost pęcherzyków i implozja

Kawitacja ultradźwiękowa wytwarza bardzo intensywne siły, które promują procesy krystalizacji i wytrącania

Wpływanie na rozmiar kryształów za pomocą sonikacji

Ultradźwięki umożliwiają produkcję kryształów dostosowanych do wymagań. Trzy ogólne opcje sonikacji mają istotny wpływ na wydajność:

  • Początkowa sonikacja:
    Krótkie zastosowanie fal ultradźwiękowych do przesyconego roztworu może zainicjować zasiewanie i tworzenie jąder. Ponieważ sonikacja jest stosowana tylko na początkowym etapie, późniejszy wzrost kryształów przebiega bez przeszkód, co skutkuje większe kryształy.
  • Ciągła sonikacja:
    Ciągłe napromienianie przesyconego roztworu powoduje powstawanie małych kryształów, ponieważ nieprzerwane ultradźwięki tworzą wiele jąder, co powoduje wzrost wielu kryształów. mały kryształy.

  • Sonikacja impulsowa:
    Impulsowe ultradźwięki oznaczają stosowanie ultradźwięków w określonych odstępach czasu. Precyzyjnie kontrolowany wkład energii ultradźwiękowej pozwala wpływać na wzrost kryształów w celu uzyskania dostosowany rozmiar kryształu.

Sonikatory usprawniające procesy krystalizacji i strącania

Procesy sono-krystalizacji i sono-strącania mogą być przeprowadzane w partiach lub zamkniętych reaktorach, jako ciągły proces inline lub jako reakcja in-situ. Hielscher Ultrasonics dostarcza idealnie dopasowany sonikator do konkretnego procesu sono-krystalizacji i sono-strącania. – zarówno w celach badawczych w skali laboratoryjnej i laboratoryjnej, jak i w produkcji przemysłowej. Nasza szeroka gama produktów zaspokoi Twoje potrzeby. Wszystkie ultradźwięki można ustawić na cykle pulsacji ultradźwiękowej – cecha, która pozwala wpływać na dostosowany rozmiar kryształu.
Aby jeszcze bardziej zwiększyć korzyści płynące z krystalizacji ultradźwiękowej, zaleca się stosowanie wkładki do komory przepływowej MultiPhaseCavitator firmy Hielscher. Ta specjalna wkładka zapewnia wstrzykiwanie prekursora przez 48 drobnych kaniul, poprawiając początkowe wysiewanie jąder. Prekursory mogą być dokładnie dozowane, co zapewnia wysoką kontrolę nad procesem krystalizacji.

Multi-Phase-Cavitator MPC48Insert do ulepszonych procesów emulgowania i krystalizacji z wykorzystaniem sonikacji

MultiPhaseCavitator dla ulepszonych procesów krystalizacji

krystalizacja ultradźwiękowa

 

  • Szybko
  • Wydajność
  • dokładnie powtarzalny
  • Wysoka jakość wyjściowa
  • wysokie zyski
  • sterowalny
  • Niezawodny
  • różne opcje konfiguracji
  • Bezpieczny
  • Łatwa obsługa
  • łatwe czyszczenie (CIP/SIP)
  • niskie koszty utrzymania

 

Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:

Wielkość partii natężenie przepływu Polecane urządzenia
0.5-1,5 mL b.d. VialTweeter
1 do 500mL 10-200mL/min UP100H
10 do 2000mL 20-400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 do 20L 0.2 do 4L/min UIP2000hdT
10-100L 2 do 10L/min UIP4000hdT
15 do 150 l 3 do 15 l/min UIP6000hdT
b.d. 10-100L/min UIP16000
b.d. większe klaster UIP16000

Skontaktuj się z nami!? Zapytaj nas!

Poproś o więcej informacji

Skorzystaj z poniższego formularza, aby uzyskać dodatkowe informacje na temat procesorów ultradźwiękowych, aplikacji i ceny. Z przyjemnością omówimy z Tobą Twój proces i zaoferujemy Ci system ultradźwiękowy spełniający Twoje wymagania!









Zwróć uwagę na nasze Polityka prywatności.




Ultradźwiękowa cela przepływowa do dyspersji i rozpuszczania

Ultradźwiękowy reaktor szklany do krystalizacji i wytrącania na linii produkcyjnej



Literatura? Referencje

Fakty, które warto znać

Zastosowanie intensywnych fal ultradźwiękowych do cieczy, mieszanin ciecz-ciało stałe i ciecz-gaz przyczynia się do różnorodnych procesów w materiałoznawstwie, chemii, biologii i biotechnologii. Podobnie jak w przypadku różnorodnych zastosowań, sprzężenie fal ultradźwiękowych z cieczami lub zawiesinami jest nazywane różnymi terminami opisującymi proces sonikacji. Typowe terminy to: sonikacja, ultrasonizacja, sonifikacja, napromieniowanie ultradźwiękowe, insonacja, sonoryzacja i insonifikacja.


Ultradźwięki o wysokiej wydajności! Asortyment produktów Hielscher obejmuje pełne spektrum od kompaktowego ultrasonografu laboratoryjnego przez urządzenia stołowe po w pełni przemysłowe systemy ultradźwiękowe.

Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.

Z przyjemnością omówimy Twój proces.

Let's get in contact.